ITRN20130049A1 - Metodo per la realizzazione di un manufatto scatolare in calcestruzzo, come una vasca o pozzetto, e vasca o pozzetto per la depurazione dell'acqua e trattamento dei liquami e vasca o pozzetto. - Google Patents
Metodo per la realizzazione di un manufatto scatolare in calcestruzzo, come una vasca o pozzetto, e vasca o pozzetto per la depurazione dell'acqua e trattamento dei liquami e vasca o pozzetto.Info
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Description
DESCRIZIONE
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo
“METODO PER LA REALIZZAZIONE DI UN MANUFATTO
SCATOLARE IN CALCESTRUZZO, COME UNA VASCA O POZZETTO,
E VASCA O POZZETTO PER LA DEPURAZIONE DELL’ACQUA E
TRATTAMENTO DEI LIQUAMI E VASCA O POZZETTO”
La presente invenzione ha per oggetto un metodo per la realizzazione di un manufatto scatolare in calcestruzzo, come una vasca o pozzetto, ed una vasca o pozzetto per la depurazione dell’acqua e trattamento dei liquami.
Dunque, la presente invenzione trova particolare applicazione nel settore edilizio, ed in particolare nella realizzazione di impianti per il trattamento delle acque reflue civili e industriali.
Più precisamente, la presente invenzione si inserisce nella realizzazione di manufatti in cemento quali vasche per la depurazione di acque civili ed industriali, vasche di accumulo e di riserva idrica antincendio, impianti di prima pioggia, serbatoi per acqua potabile, stazioni di sollevamento, pozzetti e vani tecnici (cabine) in genere, tutti con possibilità di installazione entro e fuori terra.
Nella tecnica nota, tali manufatti vengono realizzati mediante l’approntamento di appositi stampi entro i quali viene gettato un prefissato quantitativo di calcestruzzo preventivamente preparato ed impastato.
Essendo ben nota la fragilità di tale materiale, al fine di incrementare la tenacità dei manufatti ad oggi vengono realizzate e posizionate all’interno dello stampo apposite armature in acciaio, costituite da reti di barre metalliche opportunamente modellate e dimensionate.
Svantaggiosamente, tale procedura comporta un notevole allungamento dei tempi e dei costi di realizzazione e di progettazione del manufatto. Infatti, per ciascuno di essi è necessario progettare, oltre che il pezzo e lo stampo per realizzarlo, anche l’armatura da annegare nello stampo, studiando anche il modo per introdurvelo.
Peraltro, la presenza dell’armatura pur incrementando notevolmente le caratteristiche di tenacità del materiale, non consente di ovviare completamente alle problematiche ad esse correlate, in particolare relativamente alla scarsa omogeneità dell’armatura e problematiche relative al copriferro.
A tale proposito, in altri settori tecnici, differenti da quello degli impianti per il trattamento delle acque reflue civili e industriali, sì è pensato di ovviare a ciò integrando l’azione dell’armatura con quella di fibre metalliche introdotte in modo discreto all’interno dell’impasto, durante la realizzazione del calcestruzzo.
Tuttavia, appare evidente che, sebbene la combinazione delle fibre di rinforzo con l’armatura incrementi le proprietà di resistenza e tenacia del manufatto, allo stesso tempo ne incrementa notevolmente i costi sia di produzione (fibre e barre di acciaio) che di progettazione.
Scopo della presente invenzione è dunque quello di mettere a disposizione un metodo per la realizzazione di un manufatto scatolare, come una vasca o pozzetto, ed una vasca o pozzetto per la depurazione dell’acqua e trattamento dei liquami che superino gli inconvenienti della tecnica nota sopracitata.
In particolare, scopo della presente invenzione è mettere a disposizione una vasca o pozzetto per la depurazione dell’acqua e trattamento dei liquami altamente resistente e di semplice realizzazione.
Più precisamente, scopo della presente invenzione è mettere a disposizione un metodo per la realizzazione di un manufatto scatolare, come detta vasca o pozzetto, che limiti i costi di produzione e progettazione senza mantenendo il manufatto di alta qualità.
Detti scopi sono raggiunti da un metodo per la realizzazione di un manufatto scatolare, come una vasca o pozzetto, e da una vasca o pozzetto per la depurazione dell’acqua e trattamento dei liquami secondo una o più delle successive rivendicazioni.
Queste ed altre caratteristiche risulteranno maggiormente chiare dalla successiva descrizione esemplificativa, e pertanto non limitativa, di una forma di attuazione preferita del metodo per la realizzazione di un manufatto scatolare, come una vasca o pozzetto, secondo la presente invenzione come illustrato nelle allegate figure, in cui:
- la figura 1 mostra una vista prospettica in esploso di una vasca o pozzetto per la depurazione dell’acqua e/o per il trattamento dei liquami secondo la presente invenzione;
- le figure 2a-2c mostrano schematicamente le fasi del metodo per la realizzazione di un manufatto scatolare in calcestruzzo secondo la presente invenzione;
- la figura 3 mostra una vista prospettica di una fibra in acciaio utilizzata nel metodo illustrato in figura 2.
Con riferimento alle allegate figure, con il numero 1 è illustrato un manufatto scatolare in calcestruzzo realizzato mediante il metodo secondo la presente invenzione.
In particolare, il manufatto scatolare 1 è una vasca o pozzetto utilizzato all’interno di impianti per la depurazione dell’acqua e/o per il trattamento dei liquami.
Dunque, tale manufatto 1 comprende un corpo scatolare 2 provvisto di una pluralità di pareti laterali 3 ed almeno una parete di fondo 4.
Tali pareti 3, 4 delimitano una cavità 5 di accoglimento dei fluidi (acqua o liquami).
Preferibilmente, inoltre, è prevista una parete di chiusura 7, removibile e collocabile alla sommità del corpo scatolare per occludere la cavità 5.
Al fine di consentire l’afflusso ed il deflusso del liquido alla e dalla vasca (o pozzetto) sono dunque previste almeno una prima 6a ed una seconda apertura 6b ricavate in due delle pareti laterali 3.
Inoltre, il corpo scatolare è dotato di impianti tecnologici per il trattamento delle acque reflue civili ed industriali.
Secondo l’invenzione, il corpo scatolare 2 è realizzato in calcestruzzo fibrorinforzato privo di armatura metallica.
In altre parole, tanto le pareti laterali 3 quanto la parete di fondo 4 (nonché quella di chiusura 7) presentano una struttura composta da:
- un prefissato quantitativo di materiale legante 8;
- un prefissato quantitativo di materiali inerti 9;
- un prefissato quantitativo di fibre in acciaio 10.
Preferibilmente, le fibre in acciaio 10 sono annegate nel materiale legante (calcestruzzo) con una densità compresa tra 25 kg/m<3>e 40 kg/m<3>.
Si noti dunque che tali pareti 3, 4, 7, contrariamente a quanto insegna la tecnica nota, sono prive di armatura metallica.
Tuttavia, nonostante gli insegnamenti pregressi allontanassero da una tale soluzione, da prove sperimentali si è scoperto che l’utilizzo di calcestruzzo fibrorinforzato in cui le fibre in acciaio sostituiscono completamente l’armatura metallica porta all’ottenimento di manufatti altamente resistenti e notevolmente più semplici ed economici da realizzare.
Dunque, il metodo di realizzazione di tali manufatti, oggetto della presente invenzione, avviene miscelando e gettando direttamente nella cavità 14 di uno stampo 15 un impasto 11 sostanzialmente omogeneo di una pluralità di componenti tra cui un prefissato quantitativo di materiale legante 8 ed un prefissato quantitativo di fibre in acciaio 10.
Il materiale legante 8 è cemento o malta cementizia, preferibilmente stoccata all’interno di appositi sili.
Nella forma attuativa preferita, il cemento è del tipo cemento 1142.5 R (utilizzato con densità di 430 kg/m<3>di impasto).
Le fibre in acciaio 10 sono preferibilmente raggruppate in corpi fibrosi 12 definiti da una pluralità di elementi filiformi 13 di lunghezza predeterminata.
Gli elementi filiformi 13 sono tra loro affiancati e vincolati lungo una rispettiva direzione di sviluppo “A”.
Dunque, ciascun corpo fibroso 12 definisce una placca in acciaio sostanzialmente bidimensionale, in cui la lunghezza corrisponde allo sviluppo di ciascun elemento filiforme 13 lungo la direzione di sviluppo “A”, mentre la larghezza corrisponde alla larghezza del singolo elemento filiforme 13 moltiplicato per il numero di elementi filiformi 13 tra loro vincolati.
Nella forma realizzativa preferita, ciascun elemento filiforme 13 è costituito da acciaio ad alta tenacità (R=2300 MPa) e modulo elastico convenzionale (E=210 GPa), con un allungamento a rottura pari al 6%. Preferibilmente, ciascun elemento filiforme 13 si sviluppa in modo ondulato lungo la propria direzione di sviluppo “A”.
Vantaggiosamente, in tal modo aumenta l’effetto di presa ed incremento della tenacità ad essi correlato.
Nella forma realizzativa illustrata, gli elementi filiformi 13 presentano due porzioni di estremità 13a ondulate, definenti ciascuna una pluralità di scalini, ed un porzione centrale 13b interposta tra dette porzioni di estremità e sviluppantesi in modo lineare lungo detta direzione di sviluppo “A”.
Vantaggiosamente, tale conformazione conferisce alla fibre caratteristiche di resistenza particolarmente indicate per l’applicazione.
In particolare, tali fibre sono realizzate con un materiale avente le seguenti proprietà:
- carico di rottura compreso tra 2.100 e 2.500 N/mm<2>, preferibilmente 2.300 N/mm<2>;
- modulo di Young compreso tra 200.000 e 220.000 N/mm<2>, preferibilmente di circa 210.000 N/mm<2>;
- duttilità di circa il 6%;
Ciascuna fibra, ovvero ciascun element filiforme presenta invece le seguenti caratteristiche geometriche:
- lunghezza compresa tra 50 e 70 mm, preferibilmente di circa 60 mm; - diametro compreso tra 0,80 e 1 mm, preferibilmente di circa 0,90 mm; - rapporto l/d di circa 65.
Preferibilmente, inoltre, il metodo prevede di utilizzare, in detto impasto 11, anche un prefissato quantitativo di materiali 9 inerti come sabbia o ghiaia. I materiali inerti 9 preferiti sono:
- Ghiaia 5/16 = 719 kg/m<3>;
- Sabbia 0/4 = 347 kg/m<3>;
- Sabbia 0/6 = 713 kg/m<3>;
- Additivo = 3.00 l/m<3>;
- Acqua = 175.00 l/m<3>.
Alla luce di quanto sopra, il metodo secondo la presente invenzione si sviluppa predisponendo almeno un prefissato quantitativo di materiale legante 8 (cemento), un prefissato quantitativo di fibre in acciaio 10 e, preferibilmente, un prefissato quantitativo di materiali inerti 9.
Dunque, tali materiali vengono miscelati ed impastati all’interno di un’apposita macchina impastatrice (o betoniera) fino ad ottenere il suddetto impasto 11, in cui le fibre in acciaio 10 sono distribuite in modo sostanzialmente omogeneo.
Preferibilmente, all’impastatrice sono associati mezzi dosatori atti ad introdurre nell’impastatrice il corretto quantitativo di fibre in acciaio 10 (nonché di inerti 9).
Nella forme realizzative preferite, e testate, l’impasto 11 presenta una densità di fibre in acciaio 10 compresa tra 25 e 40 kg/m<3>.
Più precisamente, un primo tipo di impasto 11 presenta una densità di fibre in acciaio 10 corrispondente a 25 kg/m<3>.
Un secondo tipo di impasto 11 presenta una densità di fibre in acciaio 10 corrispondente a 30 kg/m<3>.
Un terzo tipo di impasto 11 presenta una densità di fibre in acciaio 10 corrispondente a 40 kg/m<3>.
Vantaggiosamente, come verrà meglio esplicitato nei successivi esempi, tali quantitativo consentono di ottimizzare il comportamento del calcestruzzo fibrorinforzato, rendendolo ancor più tenace (ancorché meno costoso) del tradizionale cemento armato.
Il metodo prevede dunque di introdurre l’impasto all’interno della cavità 14 dello stampo 15, precedentemente predisposto.
Si noti che la cavità 14 risulta sostanzialmente sgombra, ovvero definisce un volume libero.
In altre parole, il metodo secondo la presente invenzione non prevede di predisporre alcuna armatura all’interno dello stampo 15 (fatta salva la possibilità di utilizzare delle reti singole di piccolo diametro per controllare eventuali disomogeneità della distribuzione delle fibre), il quale rimane libero e completamente riempito con l’impasto 11 (a meno di elementi accessori o mattarozze).
Dunque, come già chiarito in precedenza, il materiale legante 8 è miscelato con le fibre in acciaio 11 in sostituzione della predisposizione di un’armatura in acciaio all’interno di detta cavità 14 dello stampo 15.
Lo stampo 15 è conformato per definire dunque una cavità 14 scatolare, corrispondente alla conformazione del corpo scatolare 2.
Nella forma realizzativa preferita, lo stampo 15 è modulare, ovvero comprende una pluralità di moduli (non illustrati) tra loro combinabili in modo da variare la conformazione e la dimensione della cavità 14 (e conseguentemente del corpo scatolare).
Una volta attesa la maturazione ed indurimento dell’impasto per un prefissato intervallo di tempo, funzione della temperatura e dell’umidità, il manufatto viene estratto dallo stampo 15.
Infine, il manufatto 1, ovvero la vasca o pozzetto, viene sottoposto a lavorazioni di finitura e/o assemblaggio per renderlo utilizzabile.
Nel seguito vengono proposte, a titolo esemplificativo, le prove sperimentali eseguite dalla Richiedente per testare l’effettivo incremento di tenacità ottenuto grazie al metodo secondo la presente invenzione.
PROVE SPERIMENTALI
Le prove sperimentali sono state eseguite mediante l’utilizzo di provini realizzati mediante il metodo oggetto della presente invenzione, con il medesimo materiale legante ed i medesimi materiali inerti, ai quali sono stati aggiunti diversi quantitativi di fibre.
Le caratteristiche del materiale legante sono le seguenti:
- Ghiaia 5/16 = 719 kg/m<3>;
- Sabbia 0/4 = 347 kg/m<3>;
- Sabbia 0/6 = 713 kg/m<3>;
- Cemento 1142.5 R = 430 kg/m<3>;
- Additivo = 3.00 l/m<3>;
- Acqua = 175.00 l/m<3>.
Nel seguito i risultati sono stati divisi in tre gruppi, corrispondenti ai diversi dosaggi di fibre, ovvero 25 kg/m<3>, 30 kg/m<3>e 40 kg/m<3>.
La maturazione (ovvero l’indurimento) dei provini si è svolta in due fasi: 21 giorni in acqua a 20°C, e 7 giorni in camera con umidità relativa pari al 99% e temperatura di 20°C.
Tutte le prove sono state eseguite dopo 28 giorni di maturazione.
Come possibile notare dai grafici seguenti, si nota chiaramente il passaggio da un comportamento tipicamente degradante di un calcestruzzo in assenza di fibre ad un comportamento incrudente del calcestruzzo fibrorinforzato realizzato secondo il metodo oggetto della presente invenzione.
25 kg/m<3>
Più precisamente, di seguito vengono riportati i risultati delle prove sperimentali in tema di resistenza dei vari provini:
40 kg/m<3>
* = Si noti che per il calcolo della media non sono stati utilizzati i valori relativi al provino P3 in quanto considerati anomali rispetto agli altri.
30 kg/m<3>
25 kg/m<3>
Dunque, si può osservare dai risultati sperimentali come sia possibile affidare al calcestruzzo fibrorinforzato anche la resistenza a trazione tipica, nei manufatti classici in calcestruzzo armato, dell’acciaio da armatura. In concreto, le fibre in acciaio riescono a supplire alla funzione delle armature classiche.
Alla luce di quanto sopra esposto, appare evidente che l’invenzione raggiunge gli scopi preposti e consegue importanti vantaggi.
Infatti, l’utilizzo delle fibre in acciaio in sostituzione dell’armatura, al contrario di quanto suggerito dall’arte nota, consente di ottenere prestazioni altamente qualitative dei manufatti senza gravare sui costi di produzione e progettazione.
Peraltro, provvedendo alla realizzazione dell’impasto tramite l’utilizzo dei summenzionati quantitativi di fibre in acciaio è possibile ottenete manufatti con tenacità anche superiore a quella di vasche realizzate mediante la tradizionale armatura costituita da barre di acciaio intrecciate ed annegate nel calcestruzzo.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la realizzazione di un manufatto scatolare in calcestruzzo, come una vasca o pozzetto per la depurazione dell’acqua e trattamento dei liquami, comprendente le fasi di: - predisposizione di un prefissato quantitativo di materiale legante (8); - predisposizione di un prefissato quantitativo di fibre in acciaio (10); - predisposizione di uno stampo (15) presentante una cavità (14) di conformazione prefissata definente la forma di almeno parte di detto manufatto scatolare (1); - miscelazione ed impasto di detto prefissato quantitativo di materiale legante (8) con detto prefissato quantitativo di fibre in acciaio (10) fino ad ottenere un impasto (11) in cui dette fibre in acciaio (10) sono distribuite in modo sostanzialmente omogeneo; - introduzione di detto impasto (11) all’interno di detta cavità dello stampo (15); - maturazione di detto impasto (11) all’interno di detto stampo (15) mediante l’attesa di un prefissato intervallo di tempo; - estrazione di detta almeno parte del manufatto scatolare (1) dallo stampo; caratterizzato dal fatto, durante detta fase di introduzione, detta cavità (14) dello stampo (15) priva di armatura e viene completamente riempita con detto impasto (11).
- 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che, prima dell’introduzione di detto impasto (11) all’interno di detta cavità dello stampo (15), la cavità stessa (14) è sostanzialmente sgombra.
- 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o la 2, caratterizzato dal fatto che detta fase di miscelazione ed impasto del materiale legante (8) con dette fibre in acciaio (10) è eseguita in sostituzione della predisposizione di un’armatura in acciaio all’interno di detta cavità (14) dello stampo (15).
- 4. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette fibre in acciaio (10) sono raggruppate in corpi fibrosi (12) definiti da una pluralità di elementi filiformi (13) di lunghezza predeterminata tra loro affiancati e vincolati lungo una rispettiva direzione di sviluppo (A).
- 5. Metodo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che ciascun elemento filiforme (13) si sviluppa in modo ondulato lungo la propria direzione di sviluppo (A).
- 6. Metodo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detti elementi filiformi (13) presentano due porzioni di estremità (13a) ondulate, definenti ciascuna una pluralità di scalini, ed un porzione centrale (13b) interposta tra dette porzioni di estremità (13a) e sviluppantesi in modo lineare lungo detta direzione di sviluppo (A).
- 7. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto impasto (11) presenta una densità di fibre in acciaio (10) compresa tra 25 e 40 kg/m<3>.
- 8. Metodo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto impasto () presenta una densità di fibre in acciaio (10) corrispondente ad uno dei seguenti valori: - 25 kg/m<3>; - 30 kg/m<3>; - 40 kg/m<3>.
- 9. Vasca o pozzetto per la depurazione dell’acqua e trattamento dei liquami, comprendente: - un corpo scatolare (2) provvisto di una pluralità di pareti laterali (3) ed almeno una parete di fondo (4); - almeno una prima (6a) ed una seconda apertura (6b) ricavate in due di dette pareti laterali (4) per consentite l’afflusso ed il deflusso dell’acqua dal corpo scatolare (2); caratterizzata dal fatto che dette pareti laterali (3) e detta parete di fondo (4) del corpo scatolare sono realizzate in calcestruzzo fibrorinforzato privo di armatura metallica.
- 10. Vasca o pozzetto secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che dette pareti laterali (3) e detta parete di fondo (4) sono composte da: - un prefissato quantitativo di materiale legante (8); - un prefissato quantitativo di materiali inerti (9); - un prefissato quantitativo di fibre in acciaio (10) compreso tra 25 kg/m<3>e 40 kg/m<3>.
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| IT000049A ITRN20130049A1 (it) | 2013-12-04 | 2013-12-04 | Metodo per la realizzazione di un manufatto scatolare in calcestruzzo, come una vasca o pozzetto, e vasca o pozzetto per la depurazione dell'acqua e trattamento dei liquami e vasca o pozzetto. |
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